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高温条件下MEMS微构件动态特性测试技术研究

栾梦姣  
【摘要】: MEMS器件在不同的温度环境下的性能和响应特性是不同的,基于微加工技术指导的MEMS传感器件,已经应用于飞机、军事等装备制造业。MEMS传感器件是利用微机械加工技术和微电子工艺技术制作的。MEMS传感器件主要通过微构件的微小位移或变形来实现测量功能,其微构件的谐振频率等动态特性在很大程度上决定了器件的性能。研制和开发微构件在高温环境下动态特性的实验测试装置,对测试微构件动态特性及其随温度变化规律的研究有着重要的意义,对于MEMS微器件的可靠性和稳定性具有指导意义。 开发了基于高温环境的MEMS微构件动态测试装置,完成了包括压电陶瓷底座,高温实现及隔热,数据采集和处理及微构件温度的计算机自动控制等部分。搭建了微构件高温动态测试装置,介绍了加热元件、升降机构的选取,以及整个内部零件的设计加工实现。介绍了测试装置控制单元,如数据采集、处理,温度控制单元的设计,完成了由虚拟仪器及控制电路构成的微构件的温度自动控制测试系统方案。开发了基于虚拟仪器语言LabVIEW的自动控制软件,采用模块化编程思想,编写数据采集、处理和温度控制算法软件,完成了测试实验数据的采集,温度的控制算法的实现,为高温环境下MEMS的动态特性测试提供了稳定、准确的温度条件。利用激光多普勒测振仪OFV-534对室温~300℃范围内,对微构件的动态特性进行了实验研究。研制的测试装置为高温条件下微构件动态特性的测试提供了一种有效的手段。


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